PWM nedir ve nasıl çalışır?

PWM nedir? Ne işe yarar?

 

Gün geçtikçe PWM daha çok karşımıza çıkmaya başlıyor. Nerdeyse kapı zilinde bile PWM göreceğiz. Peki nedir bu PWM? Ne yapar? Yenir mi içilir mi?

PWM İngilizce kökenli bir terim. “Pulse Width Modulation” kısaltması. Ben ona Türkçe Voltaj genliği ayarı diyorum. Yeni bir teknoloji değil aslında PWM. PC kasasındaki fan bile PWM ile çalışır.

PWM i anlatırken, osiloskop görüntüsü üzerinden anlatabilirim.  Osiloskop ile ilgili de bir yazı daha sonra yazacağım.

Eğer bir yerde gerilim yok ise Osiloskop da alttaki kırmızı çizgi görünür. Yani 0 Volt çizgisi.

pwm-1

Eğer orada 12 Volt luk bir gerilim var ise üstteki mavi çizgi, 12  Volt çizgisi görünür. Ampul ile tarif edecek olursak, 0 Voltta ampulde ışık olmaz. 12 Voltta ise ışık olur.

Peki ampulü kısık bi şekilde yakmak istersek ne yapmalıyız? Örneğin, 6 Voltta. Bazılarınızın direnç koyabiliriz dediğini duyar gibi oluyorum.

Peki aşağıdaki resme bakalım,

pwm-2

Devre resimdeki gibi olacaktır. Gördüğünüz gibi akü gerilimi olan 12 Voltu direnç ile düşürdük. Ampul 6 Volt ile çalışıyor. 12-6=6 Volt’a ne oldu peki? Bu gerilim direnç tarafından ısı enerjisine dönüştürüldü ve çöpe gitti!

Enerjiyi çöpe atmak istemeyiz değil mi! Hele de Otomobillerde hiç istemeyiz. Otomobilde elde ettiğimiz elektrik direk olarak yakıt ile üretildiği için epeyce pahalı.

Peki ya 9 volta ihtiyacımız olsaydı o zaman ne yapacaktık? O zamanda başka bir direnç gerekiyor. 10 Volt? 4 Volt? Her yer direnç dolabilirdi!

Bütün bunların yerine PWM kullanarak hem enerji tasarrufu yapabilir, hem de ampulde istediğimiz parlaklığı sağlayabiliriz.

Peki nasıl?

pwm-3

Elektrik kısa süreli aralıklarla ve çok hızlı bir şekilde devreye verilir ve tekrar kesilir ise ne olur? Yukarıdaki grafikte gördüğünüz gibi, 5 ms elektrik verilse ve sonra elektrik kesilse ne olur? Elektrik varken lamba yanar, elektrik yokken lamba söner. Çok doğru.

Dikkat ederseniz altta yer alan siyah işaretleri göreceksiniz. Her iki işaret arası sürekli tekrar ediyor. Biz burada iki siyah çizgi arasına yoğunlaşalım.

pwm-4

iki siyah işaret arası zaman 10 ms. Bu zaman içinde elektrik uygulanan zaman ise 5 ms. Bu iki zaman bize PWM yüzdesini veriyor. Yani;

(5ms/10 ms)=0,5=%50

Elektrik verilen zamanda gerilim 12 Volt. Bu durumda;

12*0,5=6 V olur. Bu şu demektir; burada sanki 6 volt varmış gibi kızarır ampul. İşlem o kadar hızlı ki ampul sönecek zaman bulamadan tekrar ısınıyor. Yani ampul kısık yanıyor;

pwm-5

PWM in temel kısmı için bu kadar yeterli. İkinci yazı linki alt tarafta.

Selamlar, Saygılar

Hakan Aydoğan

 

PWM ile kontrol ve besleme

Volt mu Watt mı?

 

PWM ile kontrol ve besleme

PWM ile ilgili olarak önceki yazımda temel kısmını anlatmıştım. Bu yazıda ise, PWM ile farklı voltajlardaki çalışmaları anlatmaya çalışacağım. Öncelikle PWM kullanım alanı olarak ayrıştıralım. PWM iki farklı şey için kullanılıyor.

1- Güç-gerilim beslemesi olarak

2-Veri aktarımı yada iletişim için

Güç beslemesi olarak kullanıldığında, daha önceki yazımda ampul den bahsetmiştim. 12 V u 6 V’a çevirmiştik. Bu tip güç beslemesi olarak kullanıldığı zaman alıcı üzerine gelen gerilimi istediğimiz seviyeye ayarlayabiliriz. Böylece alıcıdaki gerilim 0 V ile 12 V arasında ayarlanabilir. Yani dimmere benzetebiliriz.

dimmer

Tabi dimmer de, direnç olduğu için buradaki enerji ısıya dönüşür, ve enerji sarfiyatı fazladır.
Ampul yerine bir elektrik motoru kullanalım. Bu durumda motor 0V yani  %0 PWM de durur, 12 V da  %100 PWM  olacağı için en yüksek hızda çalışır.  6 V a denk gelen %50pwm ile orta kapasite de çalışır. Pwm deki yüzde yükseldikçe motorun beslemesindeki etkin gerilim artar. Ve motor daha yüksek devirde çalışır. PWM Yüzdesi 0 ile 100 arasında istenen değerde tutularak hedeflenen hız gerçekleştirilir. Eğer bu besleme bir lamba için kullanılıyor ise, ampul kapalı yani %0 pwm den, %100 pwm ye kadar istenen parlaklıkta kademesiz olarak çalıştırılabilir.

Örneğin, %40 PWM,40pwm

Alttaki grafik ise %50 PWM

50pwm

Bu da %60 PWM

60pwm

Burda şu önemli noktayı unutmayalım. Pwm ile parçaya gelen gerilim gerçekte tam besleme voltajı. Yani 12 V. Değişen şey aslında gerilim değil, geliş süresi.
Bazı parçalar düşük gerilim ile çalışmaz. Örneğin bir led, eğer 2 V ile çalışıyor ise 1 V lik gerilimde ışık alamazsınız. Ama pwm ile led de 2 v besleme olacağı için ışık alabilirsiniz. Önemli olan pwm sağlayıcının yada üreticinin bu akım değerlerini karşılayabilmesidir.

2. Olarak pwm bilgi iletimi için kullanılır. Bilgiyi iletmek için karşıda bir bilgi alıcı gerekir. Yani alıcı tarafında küçük de olsa bir kontrol ünitesi veya benzeri bulunması gerekir. Otomobilden bir örnek verelim Vokswagenden. Motor kontrol ünitesi ve radyatör fanı kontrol ünitesi. İkisi arasında PWM kullanılıyor. (bütün marka ve modeller değil tabiki)
Örneğin, %10 pwm fan kontrol ünitesi için çalışmasına gerek olmadığını belirten mesaj.
%90 pwm ise fanların tam kapasite çalışmasını belirten pwm.
Eğer pwm bi şekilde %10 dan aşağıda olursa yada %90 dan fazla olursa fan kontrol ünitesi bilgi alamadığı için fan acil durumda çalışmaya başlar.

10pwm
12V %10 PWM de dalga görüntüsü

75pwm

Anlaşıldığı üzere PWM ile bilgi almak ve göndermek biraz daha teferruat gerektiren bir devre.

PWM yi besleme gerilimi olarak kullanmak da nispeten daha basit bir mantık içeriyor.